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您所谓的“正常”是一个简单的两级RC滤波器,其选择性非常差(仅两个真实极点)。相反。Sallen-Key拓扑能够产生具有更好的选择性(更高的极点Qp)和各种可能的近似值(Butterworth,Chebyshev,Thomson-Bessel等)的二阶低通响应。
但是,Sallen-Key结构有一个很大的缺点-与其他有源滤波器拓扑(多反馈,GIC滤波器,状态变量等)相比:有一条直接路径(在您的示例中为C4) )从输入网络到运算放大器输出。
这意味着:对于比截止频率大得多的频率,运算放大器的输出电压非常低-根据需要。但是,有一个信号直接通过C4路径,从而在运算放大器的有限输出电阻下产生一个输出信号。而且该电阻随频率增加!
结果,该滤波器的阻尼特性不如应/应该的那样好。这就是您观察到的:幅度显示出较大频率的上升特性。(这种不必要的阻尼衰减不是由增益带宽乘积的限制引起的)。
改进:可以通过缩放零件值来改善这种情况:较小的电容器和较大的电阻器值。
注释1:对于传统的MILLER积分器,也可以观察到任何带有反馈电容器的运算放大器电路的这种不良特性(在输出和输入电路之间)。
评论2:那么-与其他有源滤波器结构相比,Sallen-Key滤波器有什么优势?是的-有。让我们比较两种最常用的拓扑:
(1)Sallen-Key具有非常低的“主动灵敏度”数字(针对非理想运算的灵敏度)和相当高的“被动灵敏度”数字(针对被动公差的灵敏度)。
(2)多反馈滤波器(MF):“主动灵敏度”高而“被动灵敏度”低。
这两种灵敏度对于所有滤波器而言都是相当重要的属性,因为它们确定了所需滤波器响应和实际滤波器响应之间的偏差(在理想条件下,所有滤波器类型都将具有相同的性能属性)。
在非常高的频率(例如高于UnityGainBandWidth)下,运算放大器失去了对其Vout的控制。请注意,该反相单极点低通对快速输入脉冲的响应是非反相的。Cfeedback允许输入电荷直接出现在输出上。
BODE(第二个屏幕截图)在较高频率下具有衰减的唯一原因是“ CL” 15pF与2个电阻一起进入VirtualGround形成LowPass。[如果想要更好的高频衰减,请在2个输入电阻的中间将470pF电容接地。
通过编辑放大器ROUT,您将获得乐趣。并通过启用该输入滤波电容器。并编辑出15pF的Cload。
该示例是Signal Wave Explorer的其中一个BUILTIN(无需SPICE知识)之一,可从robustcircuitdesign.com免费下载使用19天。
几十年前,ADI公司的Walt Jung讨论了LPF的这种脆弱性。
您可以根据组延迟,Q,带通纹波,带阻衰减,裙边陡度的规格从多种配置中选择。
Sallen-Key和多重反馈都可以达到相同的结果。
见下文。
两者都可以实现高增益,这受所选OP的GBW限制。
该TI软件可以设计任何有源滤波器,并允许您从两种配置中选择,并选择可以选择适当值的电阻容差。它不允许您指定输入阻抗,因此您可以缩放所有RC值以适合此要求。
我选择了Bessel响应,因此群延迟保持不变。
从另一个揭露运算放大器带宽限制的答案来看,开环输出电阻或任何运算放大器的电流限制(轨至轨类型的差很多),我建议Sallen-Keys滤波器对于带宽高于BW的情况更差运算放大器的开路频率和开环高频(> GBW)衰减取决于高于GBW阈值的输入/输出阻抗比,其中Zout上的负反馈减小不会因增益不足而产生影响。
模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图